臧偉旺 侯慧軍 曹志亮 李貝

（1.中國電子科技集團(tuán)公司第十四研究所 江蘇省南京市 210039）

（2.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院 北京市 100048）

1 引言

機(jī)載火控雷達(dá)是火力控制系統(tǒng)的首要傳感器，是感知周圍威脅的主要來源，擔(dān)負(fù)著發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、敵我識別和制導(dǎo)攻擊的使命，是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)必不可少的核心裝備。對于現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)而言，除了飛機(jī)平臺外，機(jī)載火控雷達(dá)的效能直接影響到戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)效能。直面現(xiàn)在的局部戰(zhàn)爭，戰(zhàn)斗機(jī)的作用舉足輕重，而決定戰(zhàn)斗機(jī)勝負(fù)的關(guān)鍵設(shè)備就是雷達(dá)。

現(xiàn)代信息戰(zhàn)中交戰(zhàn)雙方在對抗中產(chǎn)生的密度高、類型多的電磁輻射信號，以及現(xiàn)代軍事中電子設(shè)備的大量使用造成的相互影響及干擾，以至于形成在空域上縱橫交叉、頻域上擁堵重疊、時域上突發(fā)多變的電磁環(huán)境，在如此苛刻的環(huán)境下如何完成干擾的識別和剔除，快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并持續(xù)完成對釋放干擾、快速機(jī)動的單個或多個目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤，最終完成高精度制導(dǎo)攻擊，對雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計都提出了較高的要求。優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)，充分利用相控陣?yán)走_(dá)時間能量資源，設(shè)計先進(jìn)的雷達(dá)工作模式，完成多任務(wù)同時高效處理才能全面提升效能。

在系統(tǒng)設(shè)計完成并逐步優(yōu)化后，分析雷達(dá)需要同時處理的任務(wù)數(shù)量，需要考慮在多任務(wù)約束條件下的效能評估，目前主要的評估手段是試飛驗證，并且一般是單項任務(wù)評估，需要試飛架次多，周期長，成本高，對于真實場景下多任務(wù)同時處理能力沒有完全考核到，全面的效能評估誤差較大，裝備戰(zhàn)斗力形成時間長且沒有得到充分驗證， 因而，研究多任務(wù)約束條件下對雷達(dá)的效能評估方法具有非常重要的實戰(zhàn)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)價值。

2 多任務(wù)的關(guān)鍵分支

對于雷達(dá)在工作中需要同時處理的功能任務(wù)進(jìn)行剖析，重點包括以下幾方面：

2.1 快速搜索發(fā)現(xiàn)能力

在一定虛警概率下，針對一定的空域，探測距離越遠(yuǎn)，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)越早，越能搶占戰(zhàn)機(jī)，處于不敗之地。影響雷達(dá)發(fā)現(xiàn)能力的主要參數(shù)由距離方程表征。雷達(dá)方程針對不同的用途，比如空空迎頭、空空尾后、成像等都有不同的表達(dá)形式，典型方程如下：

L——系統(tǒng)損耗。包括：大氣衰減損耗，天線罩損耗，天線波束形狀損耗，處理損耗等。

從上面參數(shù)可知，功率、增益、噪聲系數(shù)等決定了硬件的基本能力，他們和對每一個目標(biāo)探測時間的分配和檢測門限設(shè)置等一起決定了雷達(dá)的威力，其中后者的優(yōu)化是效能增量提升的重要因素。

2.2 多目標(biāo)跟蹤和制導(dǎo)能力

在多目標(biāo)跟蹤的時候要求同步制導(dǎo)，任務(wù)多且復(fù)雜。時間資源的調(diào)度尤其重要，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，系統(tǒng)接收上級中心下達(dá)的任務(wù)指令、工作參數(shù)，由資源調(diào)度決策中心綜合各任務(wù)需求、目標(biāo)態(tài)勢及干擾/雜波等環(huán)境感知評估結(jié)果，進(jìn)行綜合調(diào)度決策，進(jìn)而采用多種原則和策略，如圖1 所示，采用了“最小期望時間和時間槽優(yōu)先占用”的資源調(diào)度模型策略的原理框圖，可以動態(tài)調(diào)整時間和能量資源，實現(xiàn)既能滿足實時性和靈活性，又可達(dá)到優(yōu)化調(diào)度的目的，在滿足跟蹤穩(wěn)定性及一定跟蹤精度的條件下，雷達(dá)在單個跟蹤任務(wù)上花費(fèi)的時間最少，期望達(dá)到最優(yōu)匹配的時間能量資源管理。

圖1： 雷達(dá)資源自適應(yīng)調(diào)度原理圖

2.3 抗干擾能力

電子對抗（ECM）技術(shù)的迅速發(fā)展，使雷達(dá)生存的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，雷達(dá)面臨的干擾源數(shù)目越來越多，干擾源方向來自立體空間，強(qiáng)度越來越大、樣式越來越復(fù)雜，如圖2 所示。雷達(dá)必須具備足夠的電子反對抗(ECCM)能力，以保證雷達(dá)的生存能力。

圖2： 復(fù)雜干擾場景示意圖

在雷達(dá)設(shè)計中，需要設(shè)計對抗復(fù)雜干擾總體架構(gòu)，整體設(shè)計思路是“認(rèn)知匹配、先進(jìn)處理”對抗“復(fù)雜干擾”，采用認(rèn)知、處理、效能評估的抗干擾架構(gòu)，如圖3 所示。

圖3： 干擾抑制評估流程

2.4 反雜波能力

機(jī)載雷達(dá)與地面雷達(dá)相比，最重要不同就是雷達(dá)隨飛機(jī)升空后，由于載機(jī)的運(yùn)動使地雜波有多普勒頻率，而且雜波譜展寬嚴(yán)重，對于不同態(tài)勢的目標(biāo)，落入的雜波區(qū)域不同，如圖4 所示。需要動態(tài)的調(diào)整波形及采用SATP 等雜波抑制措施來減少雜波的影響。

圖4： 雜波幅度及頻率分布范圍示意圖

尤其是對于切向飛行的目標(biāo)，由于處于主雜波區(qū)，也就是傳統(tǒng)的盲區(qū)，如圖5 所示，目標(biāo)極易不穩(wěn)乃至丟失，需要通過信號處理來壓窄盲區(qū)，同時數(shù)據(jù)處理設(shè)計記憶跟蹤、包線智能外推等算法，實現(xiàn)目標(biāo)的連續(xù)跟蹤。

圖5： 目標(biāo)落入盲區(qū)態(tài)勢示意圖

3 效能評估方法

第二章節(jié)總結(jié)了機(jī)載火控雷達(dá)需要具備的多種能力，同時分析了具備這些能力需要考慮的核心要點和設(shè)計思路?，F(xiàn)在的重點是這些多任務(wù)在一次飛行訓(xùn)練或作戰(zhàn)過程中需要同時進(jìn)行處理，需要研究方法。來評估雷達(dá)的綜合效能，驗證設(shè)計能力的符合情況，下面提出一種綜合評估的實驗室仿真及試飛演示驗證方法。

3.1 多任務(wù)資源調(diào)度能力仿真評估

實驗室擺放模擬目標(biāo)和干擾機(jī)，運(yùn)用喇叭釋放4-6 個目標(biāo)，同時釋放干擾，運(yùn)用統(tǒng)計的方法評估在一定跟蹤精度下不同算法時間消耗情況，最終選用最優(yōu)的調(diào)度策略。評估算法如下：

3.2 多任務(wù)復(fù)雜包線試飛評估

對雷達(dá)性能最貼近實際的評估手段就是通過試飛驗證，常規(guī)的考核都是針對單任務(wù)，評估的是單任務(wù)的極限性能，雖然可能看起來非常顯眼，但是并不能代表真實性能，因為真實對抗下都是八仙過海，各顯神通，不會其他方面不設(shè)限制，讓你單獨表演某一種能力，肯定到處都是限制，處處都是障礙。因此，必須全場景下的能力才是真實的性能表現(xiàn)。為全面驗證，本文提出了一種綜合效能評估驗證方法，試飛包線如圖6 所示。

圖6： 效能評估包線設(shè)置

本方法設(shè)計要點及評估任務(wù)能力項如下：

（1）設(shè)置多目標(biāo)4 個，編號A、B、C、D，兩兩編隊，分別置于載機(jī)前方兩側(cè)，評估編隊目標(biāo)探測分辨能力和多目標(biāo)探測能力；

（2）目標(biāo)進(jìn)入距離設(shè)置在設(shè)計威力值的1.2～1.5 倍，評估迎頭快速發(fā)現(xiàn)能力；

（3）飛行過程中不同目標(biāo)同時釋放干擾，包括壓制、欺騙模式，對于每一個目標(biāo)探測的時候，均存在主瓣和副瓣干擾，評估復(fù)雜場景下雷達(dá)判斷干擾抑制干擾以及和干擾并存下的目標(biāo)檢測和跟蹤能力；

（4）在跟蹤上目標(biāo)后，距離相對載機(jī)到達(dá)跟蹤時距離60%左右，目標(biāo)按照飛機(jī)平臺最大能力向載機(jī)兩側(cè)做機(jī)動，并長時間切向飛行，保持30s 以上，評估雷達(dá)在盲區(qū)，同時大機(jī)動時候的綜合處理策略是否可以完成對目標(biāo)的穩(wěn)定跟蹤；

（5）切向飛行完成之后，目標(biāo)處于方位大角度區(qū)域，指揮每側(cè)的兩個飛機(jī)一個像迎頭，一個尾后飛行，評估尾后探測能力和大空域多目標(biāo)探測穩(wěn)定性。

（6）通過以上的場景試驗，雷達(dá)的核心關(guān)鍵能力均可以得到嚴(yán)苛檢驗，效能評估真實有效。

4 結(jié)論

多任務(wù)約束條件下考核的是雷達(dá)的綜合性能，對該能力的效能評估意義重大。本文通過飛行場景中雷達(dá)需要具備的多種功能任務(wù)能力進(jìn)行梳理，總結(jié)了雷達(dá)必須具備的多種任務(wù)能力，提出了多任務(wù)下資源調(diào)度能力的一種統(tǒng)計驗證方法，引出在基于多任務(wù)約束的一種試飛包線設(shè)置方法，全面覆蓋雷達(dá)綜合能力項，理論上一個架次即能評估出該雷達(dá)的效能。節(jié)省飛行架次，縮短研制周期，可以快速形成戰(zhàn)斗力，該方法已經(jīng)在部分機(jī)載雷達(dá)效能評估中進(jìn)行了應(yīng)用，成效顯著。該評估方法對雷達(dá)的綜合性能檢驗進(jìn)行了充分覆蓋，對雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。